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Relevante Höhen und Grundseiten erkennen

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Gegeben ist ein Dreieck mit einem Flächeninhalt von \(A = 18\,\text{cm}^2\). Entscheide für die folgenden Aussagen, ob sie wahr oder falsch sind, und begründe deine Entscheidung kurz: 1. Es ist möglich, dass alle drei Höhen innerhalb der Dreiecksfläche verlaufen. 2. Es ist möglich, dass genau eine Höhe außerhalb des Dreiecks liegt. 3. Wenn das Dreieck einen stumpfen Winkel von \(110^\circ\) besitzt, liegen genau zwei Höhen außerhalb des Dreiecks.

Denkanstöße

- Überlege dir, welche Arten von Dreiecken es gibt, wenn man sie nach ihren Winkeln einteilt. - Skizziere dir für jeden Fall (spitzwinklig, rechtwinklig, stumpfwinklig) die Höhen. - Was passiert mit den Höhen, wenn ein Winkel genau \(90^\circ\) groß ist? - Erinnere dich daran, dass eine Höhe immer senkrecht auf einer Grundseite (oder deren Verlängerung) stehen muss.

Lösung

1. Wahr: In einem spitzwinkligen Dreieck (alle Winkel \(< 90^\circ\)) liegen alle drei Höhen im Inneren. Ein solches Dreieck kann einen Flächeninhalt von \(18\,\text{cm}^2\) haben (z. B. Grundseite \(6\,\text{cm}\), Höhe \(6\,\text{cm}\)). 2. Falsch: Die Anzahl der Höhen, die außerhalb eines Dreiecks liegen, kann nur 0 (spitzwinklig oder rechtwinklig) oder 2 (stumpfwinklig) sein. Eine einzelne Höhe außerhalb ist geometrisch unmöglich. 3. Wahr: Ein Dreieck mit einem Winkel von \(110^\circ\) ist stumpfwinklig. Bei jedem stumpfwinkligen Dreieck liegen die beiden Höhen, die auf die Schenkel des stumpfen Winkels gefällt werden, außerhalb der Dreiecksfläche.

Antwort

1. Wahr (spitzwinkliges Dreieck). 2. Falsch (nur 0 oder 2 Höhen können außerhalb liegen). 3. Wahr (stumpfwinklige Dreiecke haben immer zwei außen liegende Höhen).
4121216
An einem Trapez werden folgende Maße gemessen: Die Grundseite \(a\) ist \(9\,\text{cm}\) lang, die gegenüberliegende parallele Seite \(c\) ist \(5\,\text{cm}\) lang. Die beiden anderen Seiten sind jeweils etwa \(4{,}03\,\text{cm}\) lang. Der senkrechte Abstand zwischen den parallelen Seiten beträgt \(3{,}5\,\text{cm}\). a) Welche der gegebenen Maße benötigst du, um den Flächeninhalt des Trapezes zu berechnen? b) Berechne den Flächeninhalt des Trapezes.

Denkanstöße

- Welche Seiten in einem Trapez sind für die Flächenberechnung wichtig? - Erinnere dich an den Unterschied zwischen der Länge einer schrägen Seite und der Höhe. - Welche Formel nutzt man, um den Flächeninhalt eines Trapezes zu berechnen?

Lösung

1. Identifikation der relevanten Größen: Für den Flächeninhalt eines Trapezes werden die Längen der parallelen Seiten \(a\) und \(c\) sowie die Höhe \(h\) (der senkrechte Abstand) benötigt. Die Längen der schrägen Seiten sind für den Flächeninhalt nicht relevant. 2. Einsetzen der Werte in die Formel \(A = \frac{a + c}{2} \cdot h\): \(A = \frac{9\,\text{cm} + 5\,\text{cm}}{2} \cdot 3{,}5\,\text{cm}\). 3. Berechnung des Mittelwerts der parallelen Seiten: \(\frac{14\,\text{cm}}{2} = 7\,\text{cm}\). 4. Multiplikation mit der Höhe: \(7\,\text{cm} \cdot 3{,}5\,\text{cm} = 24{,}5\,\text{cm}^2\).

Antwort

a) Benötigt werden die parallelen Seiten \(a = 9\,\text{cm}\) und \(c = 5\,\text{cm}\) sowie die Höhe \(h = 3{,}5\,\text{cm}\). b) Der Flächeninhalt beträgt \(24{,}5\,\text{cm}^2\).
4110786
Ein Dreieck hat eine Grundseite von \(g = 10\,\text{cm}\) und die zugehörige Höhe \(h = 4\,\text{cm}\). a) Berechne den Flächeninhalt des Dreiecks. b) Stell dir vor, du verschiebst die Spitze des Dreiecks so weit zur Seite, dass ein stumpfer Winkel entsteht, die Höhe aber bei \(4\,\text{cm}\) bleibt. Verändert sich dadurch der Flächeninhalt? Begründe deine Antwort. c) Wo liegen in diesem neuen stumpfwinkligen Dreieck die Höhen, die zu den anderen beiden Seiten gehören?

Denkanstöße

- Welche Maße benötigst du für die Flächenberechnung eines Dreiecks? - Schau dir die Flächenformel genau an: Kommt darin die Lage der Spitze oder die Art der Winkel vor? - Was weißt du über die Lage der Höhen in einem stumpfwinkligen Dreieck?

Lösung

1. Berechnung des Flächeninhalts mit der Formel \(A = \frac{1}{2} \cdot g \cdot h\): \(A = 0{,}5 \cdot 10\,\text{cm} \cdot 4\,\text{cm} = 20\,\text{cm}^2\). 2. Der Flächeninhalt bleibt gleich, da er nur von der Länge der Grundseite und der dazugehörigen Höhe abhängt. Solange diese beiden Maße konstant bleiben, ändert die Form des Dreiecks (Scherung) nichts am Flächeninhalt. 3. In einem stumpfwinkligen Dreieck liegen die beiden anderen Höhen (die nicht zur Seite \(g\) gehören) außerhalb der Dreiecksfläche auf den Verlängerungen der Seiten.

Antwort

a) \(20\,\text{cm}^2\) b) Nein, der Flächeninhalt bleibt gleich, da Grundseite und Höhe unverändert sind. c) Diese beiden Höhen liegen außerhalb des Dreiecks.
4110796
Ein rechtwinkliges Dreieck hat die Seitenlängen \(a = 5\,\text{cm}\) und \(b = 12\,\text{cm}\), welche die Katheten bilden (die Seiten am rechten Winkel). Die dritte Seite (Hypotenuse) ist \(c = 13\,\text{cm}\) lang. a) Erkläre, warum die Höhen \(h_a\) und \(h_b\) in diesem Dreieck besonders einfach zu finden sind und gib ihre Längen an. b) Berechne den Flächeninhalt des Dreiecks. c) Berechne die Länge der dritten Höhe \(h_c\) (die Höhe auf die Seite \(c\)). Runde das Ergebnis auf zwei Dezimalstellen.

Denkanstöße

- Was bedeutet es für die Höhen, wenn zwei Seiten eines Dreiecks bereits einen rechten Winkel bilden? - Nutze den bereits berechneten Flächeninhalt, um eine fehlende Größe in einer anderen Formel zu finden. - Wie stellt man die Flächenformel um, wenn man die Höhe sucht?

Lösung

1. In einem rechtwinkligen Dreieck stehen die Katheten senkrecht aufeinander. Daher ist die Seite \(b\) gleichzeitig die Höhe auf die Seite \(a\) (\(h_a = 12\,\text{cm}\)) und die Seite \(a\) die Höhe auf die Seite \(b\) (\(h_b = 5\,\text{cm}\)). 2. Der Flächeninhalt berechnet sich aus den Katheten: \(A = \frac{1}{2} \cdot a \cdot b = 0{,}5 \cdot 5\,\text{cm} \cdot 12\,\text{cm} = 30\,\text{cm}^2\). 3. Um die dritte Höhe \(h_c\) zu finden, nutzt man die Formel \(A = \frac{1}{2} \cdot c \cdot h_c\). Umgestellt nach \(h_c\) ergibt sich: \(h_c = \frac{2 \cdot A}{c} = \frac{2 \cdot 30\,\text{cm}^2}{13\,\text{cm}} = \frac{60}{13}\,\text{cm} \approx 4{,}62\,\text{cm}\).

Antwort

a) Die Höhen entsprechen den Katheten: \(h_a = 12\,\text{cm}\) und \(h_b = 5\,\text{cm}\). b) \(30\,\text{cm}^2\) c) \(h_c \approx 4{,}62\,\text{cm}\)

Alle Aufgaben dürfen für Schule und Nachhilfe (auch im Rahmen bezahlter Nachhilfe) kostenlos genutzt, kopiert und ausgedruckt werden. Nicht gestattet sind kommerzielle Bearbeitungen sowie die Veröffentlichung oder Weiterverbreitung im Internet.